JP7006467B2 - 溶接継手 - Google Patents

Description

本発明は、溶接継手に関する。

大量の貨物を搭載する大型のコンテナ船においては、アッパーデッキ（上甲板）に、貨物の積み下ろしを行なうための大きなハッチ（開口部）が形成されている。図７は、大型のコンテナ船のアッパーデッキ周辺の構造の一例を示す図である。図７を参照して、一般に、大型のコンテナ船９０においては、船体形状を維持するために、アッパーデッキ９２上においてハッチ９４を囲むように、ハッチサイドコーミング９６が設けられている。アッパーデッキ９２およびハッチサイドコーミング９６はそれぞれ、複数の鋼板を溶接して構成されている。また、ハッチサイドコーミング９６は、アッパーデッキ９２上に溶接されている。

上記のような大型のコンテナ船９０が海上を航行する際には、波浪によって、船体全体を曲げるような荷重（縦曲げ荷重）が船体に付加される。このような荷重に対して、船体の強度（縦曲げ強度）を十分に確保するために、アッパーデッキ９２およびハッチサイドコーミング９６には、高強度の厚肉鋼板が利用されている。

また、上述のように、アッパーデッキ９２およびハッチサイドコーミング９６はそれぞれ、複数の鋼板を溶接した構成を有している。言い換えると、アッパーデッキ９２およびハッチサイドコーミング９６には、鋼板同士を溶接するための複数の溶接部が形成されている。このような構成において、ハッチサイドコーミング９６の溶接部で脆性亀裂が発生すると、図７に一点鎖線の矢印で示すように、脆性亀裂が溶接部に沿ってアッパーデッキ９２側に向かって伝播し、さらにアッパーデッキ９２の溶接部に伝播する場合がある。同様に、図７に破線の矢印で示すように、アッパーデッキ９２の溶接部で発生した脆性亀裂が溶接部に沿って伝播し、さらにハッチサイドコーミング９６の溶接部に伝播する場合がある。したがって、船体の強度を十分に向上させるためには、船体に用いられる溶接継手が、上記のような脆性亀裂の伝播を停止させることができる特性（アレスト特性）を有する必要がある。

そこで、従来、特許文献１に開示されているように、ハッチサイドコーミングの溶接部の位置とアッパーデッキの溶接部の位置とがずれるように、ハッチサイドコーミングとアッパーデッキとが溶接されている。この構成によれば、ハッチサイドコーミングにおいて発生した脆性亀裂がハッチサイドコーミングの溶接部に沿ってアッパーデッキ側に伝播しても、その脆性亀裂がアッパーデッキの溶接部に伝播することを抑制することができる。同様に、アッパーデッキの溶接部からハッチサイドコーミングの溶接部への脆性亀裂の伝播も抑制することができる。これにより、船体の強度を向上させることができる。

特開２０１２－０９２３７９号公報

ところで、アッパーデッキとハッチサイドコーミングとの間における脆性亀裂の伝播の形態は上述の形態だけではない。具体的には、例えば、アッパーデッキの溶接部で発生した脆性亀裂が母材鋼板中を伝播した後、アッパーデッキとハッチサイドコーミングとの溶接部を突き抜けてハッチサイドコーミングに伝播する場合がある。同様に、ハッチサイドコーミングの溶接部で発生した脆性亀裂が母材中を伝播した後、アッパーデッキとハッチサイドコーミングとの溶接部を突き抜けてアッパーデッキに伝播する場合がある。このような脆性亀裂の伝播は、ハッチサイドコーミングとアッパーデッキとで溶接部の位置をずらしたとしても、抑制することはできない。このため、大型のコンテナ船において使用される溶接継手では、上記のような脆性亀裂の伝播も抑制することができるように、アレスト特性のさらなる向上が求められている。

そこで、本発明の目的は、脆性亀裂の伝播が抑制された溶接継手を提供することにある。

本発明は、下記の溶接継手を要旨とする。

（１）板状の第１金属部材と、前記第１金属部材の表面に対して略垂直な状態で前記表面に溶接されている板状の第２金属部材と、を備えた溶接継手であって、
前記第２金属部材は、前記第１金属部材の表面から前記表面に垂直な方向に離れた位置に設けられた板状の本体部、および前記垂直な方向において前記本体部と前記第１金属部材との間に設けられかつ前記本体部と前記第１金属部材の表面とを接続する接続部を有し、
前記接続部は、前記第２金属部材の厚み方向に層状に重ねられた３つ以上の複数の板状部を含み、
前記複数の板状部のうち、前記厚み方向における一方側の端に位置する板状部を一方側板状部とし、前記厚み方向における他方側の端に位置する板状部を他方側板状部とした場合に、
前記一方側板状部の厚みおよび前記他方側板状部の厚みはそれぞれ、前記本体部の厚みよりも小さく、
前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記第１金属部材側の端部はそれぞれ、前記第１金属部材の表面に溶接されており、
前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記本体部側の端部は、前記本体部に固定されている、溶接継手。

（２）前記接続部の前記複数の板状部は、前記厚み方向において前記一方側板状部と前記他方側板状部との間に設けられた１つ以上の中間板状部を含み、
前記中間板状部の厚みは、前記本体部の厚みよりも小さい、上記（１）に記載の溶接継手。

（３）前記一方側板状部は、前記本体部、前記他方側板状部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
前記中間板状部は、前記本体部および前記他方側板状部とは異なる金属板であり、
前記他方側板状部および前記本体部は、１つの金属板であり、
前記一方側板状部および前記中間板状部の前記本体部側の端部はそれぞれ、前記本体部に溶接されている、
上記（２）に記載の溶接継手。

（４）前記一方側板状部は、前記本体部、前記他方側板状部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
前記他方側板状部は、前記本体部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記本体部側の端部はそれぞれ、前記本体部に溶接されている、上記（２）に記載の溶接継手。

（５）前記中間板状部は、前記一方側板状部、前記他方側板状部および前記本体部とは異なる金属板であり、
前記中間板状部の前記第１金属部材側の端部は、前記第１金属部材の前記表面に溶接されており、
前記中間板状部の前記本体部側の端部は、前記本体部に溶接されている、上記（４）に記載の溶接継手。

（６）少なくとも１つの前記中間板状部および前記本体部は、１つの金属板からなる、上記（４）に記載の溶接継手。

（７）前記一方側板状部および前記他方側板状部のシャルピー衝撃値は、前記本体部のシャルピー衝撃値よりも大きく、
前記少なくとも１つの前記中間板状部は、前記第１金属部材の前記表面に対向する端面を有し、前記端面は、前記表面に溶接されていない、上記（６）に記載の溶接継手。

（８）前記垂直な方向における前記一方側板状部の長さは、前記一方側板状部の厚みの２．７５倍以上であり、
前記垂直な方向における前記他方側板状部の長さは、前記他方側板状部の厚みの２．７５倍以上であり、
前記垂直な方向における前記中間板状部の長さは、前記中間板状部の厚みの２．７５倍以上である、上記（２）から（７）のいずれかに記載の溶接継手。

（９）前記接続部の前記複数の板状部は、前記厚み方向において前記一方側板状部と前記他方側板状部との間に設けられた１つ以上の中間板状部を含み、
前記一方側板状部は、前記本体部、前記他方側板状部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
前記他方側板状部は、前記本体部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
少なくとも１つの前記中間板状部および前記本体部は、１つの金属板であり、
前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記本体部側の端部はそれぞれ、前記本体部に溶接されている、上記（１）に記載の溶接継手。

（１０）前記一方側板状部および前記他方側板状部のシャルピー衝撃値は、前記本体部のシャルピー衝撃値よりも大きく、
前記少なくとも１つの前記中間板状部は、前記第１金属部材の前記表面に対向する端面を有し、前記端面は、前記表面に溶接されていない、上記（９）に記載の溶接継手。

（１１）前記垂直な方向における前記一方側板状部の長さは、前記一方側板状部の厚みの２．７５倍以上であり、
前記垂直な方向における前記他方側板状部の長さは、前記他方側板状部の厚みの２．７５倍以上である、上記（１０）に記載の溶接継手。

本発明によれば、溶接継手を構成する金属部材間に、複数の板状部を層状に配置することによって、金属部材間で脆性亀裂が伝播することを抑制できる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。 図２は、本発明の第２の実施形態に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。 図３は、本発明の第３の実施形態に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。 図４は、変形例に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。 図５は、他の変形例に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。 図６は、その他の変形例に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。 図７は、大型のコンテナ船のアッパーデッキ周辺の構造の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る溶接継手について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。図１を参照して、本実施形態に係る溶接継手１００は、板状の第１金属部材１０と、板状の第２金属部材２０とを備えている。第１金属部材１０および第２金属部材２０はそれぞれ、例えば、鋼からなる。本実施形態では、第１金属部材１０は、平坦な表面１２を有する金属板である。

第２金属部材２０は、第１金属部材１０の表面１２に対して略垂直な状態で第１金属部材１０の表面１２に溶接されている。本実施形態では、溶接継手１００は、いわゆるＴ字継手である。

第２金属部材２０は、本体部２２および接続部２４を有している。本体部２２は、第１金属部材１０の表面１２から該表面１２に垂直な方向に離れた位置に設けられている。本実施形態では、本体部２２は、均一な厚みの平板形状を有している。

接続部２４は、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向において本体部２２と第１金属部材１０との間に設けられかつ本体部２２と表面１２とを接続している。本実施形態では、接続部２４は、溶接部２６，２８を介して、本体部２２と表面１２とを接続している。接続部２４は、第２金属部材２０の厚み方向に重ねられた複数（本実施形態では、３つ）の板状部２４ａ，２４ｂ，２４ｃを含む。詳細は後述するが、本実施形態では、板状部２４ａ，２４ｂ，２４ｃの本体部２２側の端部（表面１２に垂直な方向における本体部２２側の端部）はそれぞれ、本体部２２に固定されている。

なお、以下の説明では、接続部２４のうち、第２金属部材２０の厚み方向における一方側の端に位置する板状部２４ａを一方側板状部２４ａと記載し、第２金属部材２０の厚み方向における他方側の端に位置する板状部２４ｃを他方側板状部２４ｃと記載する。また、接続部２４のうち、第２金属部材２０の厚み方向において一方側板状部２４ａと他方側板状部２４ｃとの間に設けられた板状部２４ｂを中間板状部２４ｂと記載する。

本実施形態では、一方側板状部２４ａは、本体部２２、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃとは異なる金属板である。また、中間板状部２４ｂは、本体部２２および他方側板状部２４ｃとは異なる金属板である。一方、本体部２２および他方側板状部２４ｃは１つの金属板である。本体部２２および他方側板状部２４ｃは、１枚の金属板から機械加工によって切り出すことによって得ることができる。

なお、本実施形態において１つの金属板とは、切断等によって一度も分離されていない金属板を意味する。したがって、本実施形態においては、１つの金属板を切断等によって分離することによって得られた複数の金属板は、互いに異なる金属板である。後述する第２の実施形態以降の各実施形態の説明においても同様である。

一方側板状部２４ａおよび中間板状部２４ｂの本体部２２側の端部（表面１２に垂直な方向における本体部２２側の端部）はそれぞれ、溶接部２６によって本体部２２に固定されている。本実施形態では、一方側板状部２４ａおよび中間板状部２４ｂは、本体部２２に開先溶接されている。また、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃの第１金属部材１０側の端部（表面１２に垂直な方向における第１金属部材１０側の端部）はそれぞれ、溶接部２８によって表面１２に固定されている。本実施形態では、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃは、第１金属部材１０に開先溶接されている。

本実施形態では、一方側板状部２４ａの厚みｔ１、中間板状部２４ｂの厚みｔ２、および他方側板状部２４ｃの厚みｔ３は、本体部２２の厚みｔ４よりも小さい。一方側板状部２４ａの厚みｔ１、中間板状部２４ｂの厚みｔ２、および他方側板状部２４ｃの厚みｔ３はそれぞれ、本体部２２の厚みｔ４の１／２以下に設定される。本実施形態では、一方側板状部２４ａの厚みｔ１、中間板状部２４ｂの厚みｔ２、および他方側板状部２４ｃの厚みｔ３は互いに略等しく、本体部２２の厚みｔ４の略１／３の大きさに設定されている。本実施形態では、本体部２２の厚みｔ４は、例えば、５０ｍｍ以上である。同様に、第１金属部材１０の厚みは、例えば、５０ｍｍ以上である。

また、本実施形態では、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における一方側板状部２４ａの長さＬ１は、一方側板状部２４ａの厚みｔ１の２．７５倍以上であり、上記垂直な方向における中間板状部２４ｂの長さＬ２は、中間板状部２４ｂの厚みｔ２の２．７５倍以上であり、上記垂直な方向における他方側板状部２４ｃの長さＬ３は、他方側板状部２４ｃの厚みｔ３の２．７５倍以上である。

（本実施形態の効果）
本実施形態に係る溶接継手１００では、第２金属部材２０のうち、第１金属部材１０に溶接される部分に接続部２４が設けられている。上述したように、接続部２４は、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃが第２金属部材２０の厚み方向に層状に重ねられた構成を有している。さらに、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃの厚みｔ１，ｔ２，ｔ３は、本体部２２の厚みｔ４よりも小さい。このため、板厚効果によって、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃのアレスト靭性Ｋｃａ（脆性亀裂伝播停止特性値）を、本体部２２よりも大きくすることができる。

また、本実施形態に係る溶接継手１００においては、溶接部２６，２８では、図１の紙面奥行き方向において引張の溶接残留応力が発生し、接続部２４では、図１の紙面奥行き方向において圧縮の溶接残留応力が発生する。接続部２４において発生する上記の圧縮残留応力によって、接続部２４を亀裂が進展する際の実効的な応力拡大係数を低下させることができる。

ここで、溶接継手１００において、外力によって図１の紙面奥行き方向に引張応力が発生している状態において、第１金属部材１０と図示しない他の金属部材との溶接部において脆性亀裂が発生し、その亀裂が図１に一点鎖線の矢印で示すように、第２金属部材２０の接続部２４に向かって伝播したとする。接続部２４に脆性亀裂が伝播すると、その亀裂は、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂ、および他方側板状部２４ｃに分離して本体部２２に向かって伝播しようとする。しかしながら、上述したように、本実施形態では、板厚効果によって、一方側板状部２４ａ、中間板状部２４ｂおよび他方側板状部２４ｃのアレスト靭性Ｋｃａを大きくすることができる。なお、一方側板状部２４ａおよび中間板状部２４ｂには、他方側板状部２４ｃよりもアレスト靭性Ｋｃａが高い鋼材を使用することが望ましい。また、上述したように、接続部２４に生じる圧縮の残留応力によって、接続部２４を亀裂が進展する際の実効的な応力拡大係数を低下させることができる。これらの結果、第１金属部材１０から接続部２４に伝播された脆性亀裂が、接続部２４を突き抜けて本体部２２に伝播することを抑制することができる。すなわち、第１金属部材１０から第２金属部材２０の本体部２２への脆性亀裂の伝播を抑制することができる。詳細な説明は省略するが、接続部２４の上記の効果によって、本体部２２から第１金属部材１０への脆性亀裂の伝播も同様に抑制することができる。

なお、通常の構造物の設計応力を前提とすると、応力拡大係数は、第１金属部材１０から本体部２２に向かって伝播した脆性亀裂の表面１２からの長さ（表面１２に垂直な方向における長さ）が、板状部２４ａ，２４ｂ，２４ｃの厚みｔ１，ｔ２，ｔ３と同程度の長さになったときに極大値を示す。一方で、接続部２４において発生する上述の圧縮残留応力の影響によって、脆性亀裂の表面１２からの長さが厚みｔ１，ｔ２，ｔ３の２．７５倍程度の長さになるまでは、応力拡大係数が上記極大値を超えない。そこで、本実施形態では、板状部２４ａ，２４ｂ，２４ｃの長さＬ１，Ｌ２，Ｌ３をそれぞれ、厚みｔ１，ｔ２，ｔ３の２．７５倍以上に設定している。これにより、第１金属部材１０から本体部２２に向かって板状部２４ａ，２４ｂ，２４ｃを脆性亀裂が進展する際に、応力拡大係数を確実に低下させることができる。言い換えると、接続部２４において生じる上述の圧縮残留応力の効果を十分に発揮させることができる。本実施形態では、この圧縮残留応力の効果（応力拡大係数の低下）と上述の板厚効果との相乗効果によって、第１金属部材１０から本体部２２に向かって伝播する脆性亀裂の進展を、接続部２４において著しく抑制することができる。その結果、脆性亀裂を停止させることが可能になる。すなわち、ショートクラックアレストを実現できる。なお、本実施形態では、接続部２４において３枚以上の板状部を重ねた状態になっている。このため、３枚以上の板状部の内の何枚かの板状部において脆性亀裂の長さが厚みｔ１，ｔ２，ｔ３の２．７５倍を超えたとしても、上述の板厚効果によって脆性亀裂の進展を抑制でき、さらに脆性破壊を免れた残りの板状部が脆性亀裂の進展を抑制する。これにより、接続部２４全体で脆性亀裂伝播を十分に抑制できる。詳細な説明は省略するが、接続部２４における圧縮残留応力の効果および板厚効果によって、本体部２２から第１金属部材１０に向かって伝播する脆性亀裂の進展も同様に抑制することができる。

本実施形態では、上述したように、本体部２２および他方側板状部２４ｃは、１つの金属板からなる。また、他方側板状部２４ｃは、本体部２２の表層部から第１金属部材１０側に向かって突出するように形成されている。すなわち、本実施形態では、他方側板状部２４ｃは、金属板の表層部によって形成されている。ここで、金属板の中心部と表層部とを比較すると、中心偏析の影響により、中心部の靭性は表層部に比べて低くなる。言い換えると、表層部の靭性は、中心部の靭性よりも高い。そこで、本実施形態では、金属板の表層部によって形成された他方側板状部２４ｃを、第１金属部材１０に溶接している。これにより、亀裂が他方側板状部２４ｃを介して第１金属部材１０と第２金属部材２０との間で伝播することを十分に抑制することができる。なお、本体部２２の厚みｔ４が大きくなることによって、上記の中心偏析の影響が大きくなる場合がある。

（変形例）
上述の実施形態では、中間板状部２４ｂが第１金属部材１０および本体部２２に溶接される場合について説明したが、中間板状部２４ｂが第１金属部材１０に溶接されていなくてもよく、中間板状部２４ｂが本体部２２に溶接されていなくてもよい。また、中間板状部２４ｂにおいて、表面１２に垂直な方向において表面１２に対向する端面のうちの一部が第１金属部材１０に溶接されていなくてもよい。同様に、中間板状部２４ｂにおいて、表面１２に垂直な方向において本体部２２に対向する端面のうちの一部が本体部２２に溶接されていなくてもよい。

上述の実施形態では、接続部２４が、３つの板状部２４ａ～２４ｃを備える場合について説明したが、接続部が、４つ以上の板状部を備えていてもよい。例えば、一方側板状部２４ａと他方側板状部２４ｃとの間に、複数の中間板状部が設けられてもよい。なお、本実施形態では、表面１２に垂直な方向において、各板状部の長さはそれぞれ、各板状部の厚みの２．７５倍以上に設定されることが好ましい。

上述の実施形態では、溶接継手がＴ字継手である場合について説明したが、溶接継手が十字継手であってもよい。具体的には、溶接継手が、第１金属部材の両面にそれぞれ第２金属部材が溶接された構成を有していてもよい。詳細な説明は省略するが、以下に説明する実施形態においても同様である。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。図２を参照して、本実施形態に係る溶接継手１０２は、板状の第１金属部材１０と、板状の第２金属部材３０とを備えている。第１金属部材１０は、溶接継手１００の第１金属部材１０と同様の構成を有しているので説明は省略する。第２金属部材３０は、上述の第２金属部材２０と同様に、例えば、鋼からなる。

第２金属部材３０は、第１金属部材１０の表面１２に対して略垂直な状態で第１金属部材１０の表面１２に溶接されている。第２金属部材３０は、本体部３２および接続部３４を有している。本体部３２は、上述の本体部２２と同様に、第１金属部材１０の表面１２から該表面１２に垂直な方向に離れた位置に設けられ、均一な厚みの平板形状を有している。

接続部３４は、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向において本体部３２と第１金属部材１０との間に設けられかつ本体部３２と表面１２とを接続している。接続部３４は、第２金属部材３０の厚み方向に重ねられた複数（本実施形態では、３つ）の板状部３４ａ，３４ｂ，３４ｃを含む。詳細は後述するが、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における接続部３４の一端部は第１金属部材１０に溶接され、他端部は本体部３２に溶接されている。

なお、以下の説明では、上述の実施形態の接続部２４と同様に、板状部３４ａを一方側板状部３４ａと記載し、板状部３４ｂを中間板状部３４ｂと記載し、板状部３４ｃを他方側板状部３４ｃと記載する。

本実施形態では、一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃは、互いに異なる金属板である。また、一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃはそれぞれ、本体部３２とは異なる金属板である。

一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃの本体部３２側の端部（表面１２に垂直な方向における本体部３２側の端部）はそれぞれ、溶接部３６によって本体部３２に固定されている。本実施形態では、一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃは、本体部３２に開先溶接されている。また、一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃの第１金属部材１０側の端部（表面１２に垂直な方向における第１金属部材１０側の端部）はそれぞれ、溶接部３８によって表面１２に固定されている。本実施形態では、一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃは、第１金属部材１０に開先溶接されている。

第１の実施形態と同様に、一方側板状部３４ａの厚み、中間板状部３４ｂの厚み、および他方側板状部３４ｃの厚みは、本体部３２の厚みよりも小さい。一方側板状部３４ａの厚み、中間板状部３４ｂの厚み、および他方側板状部３４ｃの厚みはそれぞれ、本体部３２の厚みの１／２以下に設定される。本実施形態では、一方側板状部３４ａの厚み、中間板状部３４ｂの厚み、および他方側板状部３４ｃの厚みは互いに略等しく、本体部３２の厚みの略１／３の大きさに設定されている。本体部３２の厚みは、例えば、５０ｍｍ以上である。

また、本実施形態においても、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における一方側板状部３４ａの長さは、一方側板状部３４ａの厚みの２．７５倍以上であり、上記垂直な方向における中間板状部３４ｂの長さは、中間板状部３４ｂの厚みの２．７５倍以上であり、上記垂直な方向における他方側板状部３４ｃの長さは、他方側板状部３４ｃの厚みの２．７５倍以上である。

本実施形態に係る溶接継手１０２においても、上述の溶接継手１００と同様に、板厚効果によって、一方側板状部３４ａ、中間板状部３４ｂおよび他方側板状部３４ｃのアレスト靭性Ｋｃａを、本体部３２よりも大きくすることができる。これにより、第２金属部材３０の本体部３２から第１金属部材１０への脆性亀裂の伝播および第１金属部材１０から第２金属部材３０の本体部３２への脆性亀裂の伝播を抑制することができる。

また、一方側板状部３４ａの長さは、一方側板状部３４ａの厚みの２．７５倍以上であり、中間板状部３４ｂの長さは、中間板状部３４ｂの厚みの２．７５倍以上であり、他方側板状部３４ｃの長さは、他方側板状部３４ｃの厚みの２．７５倍以上である。これにより、本実施形態に係る溶接継手１０２においても、上述の溶接継手１００と同様に、ショートクラックアレストを実現できる。

（変形例）
上述の実施形態では、中間板状部３４ｂが第１金属部材１０および本体部３２に溶接される場合について説明したが、中間板状部３４ｂが第１金属部材１０に溶接されていなくてもよく、中間板状部３４ｂが本体部３２に溶接されていなくてもよい。また、中間板状部３４ｂにおいて、表面１２に垂直な方向において表面１２に対向する端面のうちの一部が第１金属部材１０に溶接されていなくてもよい。同様に、中間板状部３４ｂにおいて、表面１２に垂直な方向において本体部３２に対向する端面のうちの一部が本体部３２に溶接されていなくてもよい。

上述の実施形態では、一方側板状部３４ａと他方側板状部３４ｃとの間に１つの中間板状部３４ｂが設けられる場合について説明したが、一方側板状部３４ａと他方側板状部３４ｃとの間に、複数の中間板状部が設けられてもよい。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る溶接継手を模式的に示す側面図である。図３を参照して、本実施形態に係る溶接継手１０４は、板状の第１金属部材１０と、板状の第２金属部材４０とを備えている。第１金属部材１０は、溶接継手１００の第１金属部材１０と同様の構成を有しているので説明は省略する。第２金属部材４０は、上述の第２金属部材２０と同様に、例えば、鋼からなる。

第２金属部材４０は、第１金属部材１０の表面１２に対して略垂直な状態で第１金属部材１０の表面１２に溶接されている。第２金属部材４０は、本体部４２および接続部４４を有している。本体部４２は、上述の本体部２２と同様に、第１金属部材１０の表面１２から該表面１２に垂直な方向に離れた位置に設けられ、均一な厚みの平板形状を有している。

接続部４４は、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向において本体部４２と第１金属部材１０との間に設けられかつ本体部４２と表面１２とを接続している。接続部４４は、第２金属部材４０の厚み方向に重ねられた複数（本実施形態では、３つ）の板状部４４ａ，４４ｂ，４４ｃを含む。詳細は後述するが、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における接続部４４の一端部は第１金属部材１０に固定され、他端部は本体部４２に固定されている。

なお、以下の説明では、上述の実施形態の接続部２４，３４と同様に、板状部４４ａを一方側板状部４４ａと記載し、板状部４４ｂを中間板状部４４ｂと記載し、板状部４４ｃを他方側板状部４４ｃと記載する。

本実施形態では、一方側板状部４４ａは、本体部４２、中間板状部４４ｂおよび他方側板状部４４ｃとは異なる金属板である。また、他方側板状部４４ｃは、本体部４２および中間板状部４４ｂとは異なる金属板である。一方、本体部４２および中間板状部４４ｂは１つの金属板である。本体部４２および中間板状部４４ｂは、１枚の金属板から機械加工によって切り出すことによって得ることができる。

一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの本体部４２側の端部（表面１２に垂直な方向における本体部４２側の端部）は、溶接部４６ａ，４６ｂによって本体部４２に固定されている。本実施形態では、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃは、本体部４２に開先溶接されている。また、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの第１金属部材１０側の端部（表面１２に垂直な方向における第１金属部材１０側の端部）は、溶接部４８ａ，４８ｂによって表面１２に固定されている。本実施形態では、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃは、第１金属部材１０に開先溶接されている。

本実施形態では、中間板状部４４ｂの端面４５（表面１２に垂直な方向において表面１２に対向する面）の全面が、第１金属部材１０に溶接されていない。

上述の実施形態と同様に、一方側板状部４４ａの厚み、中間板状部４４ｂの厚み、および他方側板状部４４ｃの厚みは、本体部４２の厚みよりも小さい。一方側板状部４４ａの厚み、中間板状部４４ｂの厚み、および他方側板状部４４ｃの厚みはそれぞれ、本体部４２の厚みの１／２以下に設定される。本実施形態では、一方側板状部４４ａの厚み、中間板状部４４ｂの厚み、および他方側板状部４４ｃの厚みは互いに略等しく、本体部４２の厚みの略１／３の大きさに設定されている。本体部４２の厚みは、例えば、５０ｍｍ以上である。

また、上述の実施形態と同様に、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における一方側板状部４４ａの長さは、一方側板状部４４ａの厚みの２．７５倍以上であり、上記垂直な方向における中間板状部４４ｂの長さは、中間板状部４４ｂの厚みの２．７５倍以上であり、上記垂直な方向における他方側板状部４４ｃの長さは、他方側板状部４４ｃの厚みの２．７５倍以上である。

本実施形態に係る溶接継手１０４においては、中間板状部４４ｂの端面４５が第１金属部材１０に溶接されていない。このため、中心偏析の影響によって中間板状部４４ｂの靭性が低下していたとしても、本体部４２から中間板状部４４ｂに伝播した脆性亀裂が、中間板状部４４ｂから第１金属部材１０に伝播することを防止することができる。また、第１金属部材１０から中間板状部４４ｂに脆性亀裂が伝播することを防止することができる。さらに、上述の溶接継手１００と同様に、板厚効果によって、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃのアレスト靭性Ｋｃａを、本体部４２よりも大きくすることができる。これらの結果、第２金属部材４０の本体部４２から第１金属部材１０への脆性亀裂の伝播および第１金属部材１０から第２金属部材４０の本体部４２への脆性亀裂の伝播を抑制することができる。

また、一方側板状部４４ａの長さは、一方側板状部４４ａの厚みの２．７５倍以上であり、他方側板状部４４ｃの長さは、他方側板状部４４ｃの厚みの２．７５倍以上である。これにより、本実施形態に係る溶接継手１０４においても、上述の溶接継手１００と同様に、ショートクラックアレストを実現できる。なお、本実施形態では、中間板状部４４ｂの長さが中間板状部４４ｂの厚みの２．７５倍未満であっても同様の効果が得られる。

なお、本実施形態では、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃのシャルピー衝撃値が、本体部４２のシャルピー衝撃値よりも大きいことが好ましい。この場合、本体部４２と第１金属部材１０との間における脆性亀裂の伝播を十分に抑制することができる。シャルピー衝撃値は、ＪＩＳ Ｚ２２４２ ２００５に準拠した試験を実施することによって測定される。なお、本実施形態では、中間板厚部４４ｂと第１金属部材１０とは、溶接で直接接合されていない。このため、本体部４２から中間板状部４４ｂを介して第１金属部材１０へ、もしくは第１金属部材１０から中間板状部４４ｂを介して本体部４２への脆性亀裂の伝播は起こらない。したがって、本実施形態では、中間板状部４４ｂのシャルピー衝撃特性は、第１金属部材１０と本体部４２との間の脆性亀裂の伝播に直接は影響しない。

なお、シャルピー衝撃試験の衝撃値は、試験温度により変化する。このため、本実施形態では、例えば、異なる複数の温度にてシャルピー衝撃試験を行い、一方側板状部４４ａ、本体部４２および他方側板状部４４ｃそれぞれの破面遷移温度を求める。本実施形態では、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの破面遷移温度におけるシャルピー衝撃値（衝撃吸収エネルギー）が、本体部４２の破面遷移温度におけるシャルピー衝撃値（衝撃吸収エネルギー）よりも大きいことが好ましい。また、本実施形態では、例えば、破面遷移領域の任意の温度における一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃのシャルピー衝撃値および延性破面率が、破面遷移領域の任意の温度における本体部４２のシャルピー衝撃値および延性破面率よりも大きいことが好ましい。また、本実施形態では、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの遷移温度領域が、本体部４２の遷移温度領域よりも低いことが好ましい。具体的には、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの方が本体部４２よりも、破面遷移温度が低いことが好ましい。また、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの方が本体部４２よりも、エネルギー遷移温度が低いことが好ましい。なお、溶接継手１０４の使用温度範囲内の任意の温度において、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃのシャルピー衝撃値が、本体部４２のシャルピー衝撃値よりも大きいことが好ましい。また、本実施形態では、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの方が本体部４２よりも、降伏応力および引張強さが高いことが好ましい。

（変形例）
上述の実施形態では、中間板状部４４ｂの端面４５の全面が第１金属部材１０に溶接されていない場合について説明したが、溶接部４８ａ，４８ｂによって、中間板状部４４ｂの端面４５の一部が表面１２に溶接されていてもよい。

この場合、例えば、破面遷移領域の任意の温度における一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃのシャルピー衝撃値および延性破面率が、破面遷移領域の任意の温度における中間板状部４４ｂのシャルピー衝撃値および延性破面率よりも大きいことが好ましい。また、本実施形態では、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの遷移温度領域が、中間板状部４４ｂの遷移温度領域よりも低いことが好ましい。具体的には、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの方が中間板状部４４ｂよりも、破面遷移温度が低いことが好ましい。また、例えば、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの方が中間板状部４４ｂよりも、エネルギー遷移温度が低いことが好ましい。なお、溶接継手１０４の使用温度範囲内の任意の温度において、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃのシャルピー衝撃値が、中間板状部４４ｂのシャルピー衝撃値よりも大きいことが好ましい。また、本実施形態では、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃの方が中間板状部４４ｂよりも、降伏応力および引張強さが高いことが好ましい。

なお、一般に、極厚素材の板厚中央部は、中心偏析の影響等によって靭性を向上させることが難しい。しかしながら、上記のように一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃに高靭性の材料を用いることによって、中間板状部４４ｂを高靭性化しなくても、接続部４４全体として靭性を向上させることができる。すなわち、本体部４２および中間板状部４４ｂの素材となる金属板（例えば、極厚鋼板）の靭性を必要以上に向上させることなく、接続部４４の靭性を向上させることができる。これにより、低コストで溶接継手のアレスト特性を向上させることができる。

上述の実施形態では、一方側板状部４４ａと他方側板状部４４ｃとの間に１つの中間板状部４４ｂが設けられる場合について説明したが、一方側板状部４４ａと他方側板状部４４ｃとの間に、複数の中間板状部が設けられてもよい。例えば、図４に示す溶接継手１０４ａのように、一方側板状部４４ａと中間板状部４４ｂとの間に中間板状部４４ｄがさらに設けられ、中間板状部４４ｂと他方側板状部４４ｃとの間に中間板状部４４ｅがさらに設けられてもよい。なお、溶接継手１０４ａにおいては、中間板状部４４ｄは本体部４２および他の板状部４４ａ～４４ｃ，４４ｅとは異なる金属板である。同様に、中間板状部４４ｅは、本体部４２および他の板状部４４ａ～４４ｄとは異なる金属板である。第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における中間板状部４４ｄ，４４ｅの一端部は第１金属部材１０に溶接され、他端部は本体部４２に溶接されている。本実施形態では、中間板状部４４ｄ，４４ｅのシャルピー衝撃値は、本体部４２のシャルピー衝撃値よりも大きいことが好ましい。すなわち、本体部４２と同一の金属板からなる中間板状部４４ｂ以外の全ての板状部４４ａ，４４ｃ～４４ｅのシャルピー衝撃値が、本体部４２のシャルピー衝撃値よりも大きいことが好ましい。なお、詳細な説明は省略するが、シャルピー衝撃値、延性破面率、破面遷移温度、およびエネルギー遷移温度に関して、板状部４４ｄ，４４ｅと本体部４２との関係は、上述の溶接継手１０４における板状部４４ａ，４４ｃと本体部４２との関係と同様である。

また、上述の溶接継手１０４では、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃが、第１金属部材１０に開先溶接される場合について説明したが、図５に示す溶接継手１０４ｂのように、一方側板状部４４ａおよび他方側板状部４４ｃが第１金属部材１０に隅肉溶接されていてもよい。

また、上述の溶接継手１０４では、中間板状部４４ｂの厚みが、本体部４２の厚みの１／２以下に設定される場合について説明したが、図６に示す溶接継手１０４ｃのように、中間板状部４４ｂが、本体部４２と略同一の厚みを有していてもよい。なお、溶接継手１０４ｃでは、第１金属部材１０の表面１２に垂直な方向における板状部４４ａ，４４ｃの一端部は第１金属部材１０に開先溶接され、他端部は本体部４２に隅肉溶接されている。

本発明によれば、溶接継手において、金属部材間で脆性亀裂が伝播することを抑制することができる。したがって、本発明は、コンテナ船等の大型の構造物において好適に利用できる。

１０ 第１金属部材
１２ 表面
２０ 第２金属部材
２２，３２，４２ 本体部
２４，３４，４４ 接続部
２４ａ～２４ｃ，３４ａ～３４ｃ，４４ａ～４４ｅ 板状部
９０ コンテナ船
９２ アッパーデッキ
９４ ハッチ
９６ ハッチサイドコーミング
１００，１０２，１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ 溶接継手

Claims (11)

1. 板状の第１金属部材と、前記第１金属部材の表面に対して略垂直な状態で前記表面に溶接されている板状の第２金属部材と、を備えた溶接継手であって、
   前記第２金属部材は、前記第１金属部材の表面から前記表面に垂直な方向に離れた位置に設けられた板状の本体部、および前記垂直な方向において前記本体部と前記第１金属部材との間に設けられかつ前記本体部と前記第１金属部材の表面とを接続する接続部を有し、
   前記接続部は、前記第２金属部材の厚み方向に層状に重ねられた３つ以上の複数の板状部を含み、
   前記複数の板状部のうち、前記厚み方向における一方側の端に位置する板状部を一方側板状部とし、前記厚み方向における他方側の端に位置する板状部を他方側板状部とした場合に、
   前記一方側板状部の厚みおよび前記他方側板状部の厚みはそれぞれ、前記本体部の厚みよりも小さく、
   前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記第１金属部材側の端部はそれぞれ、前記第１金属部材の表面に溶接されており、
   前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記本体部側の端部は、前記本体部に固定されている、溶接継手。
2. 前記接続部の前記複数の板状部は、前記厚み方向において前記一方側板状部と前記他方側板状部との間に設けられた１つ以上の中間板状部を含み、
   前記中間板状部の厚みは、前記本体部の厚みよりも小さい、請求項１に記載の溶接継手。
3. 前記一方側板状部は、前記本体部、前記他方側板状部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
   前記中間板状部は、前記本体部および前記他方側板状部とは異なる金属板であり、
   前記他方側板状部および前記本体部は、１つの金属板であり、
   前記一方側板状部および前記中間板状部の前記本体部側の端部はそれぞれ、前記本体部に溶接されている、
   請求項２に記載の溶接継手。
4. 前記一方側板状部は、前記本体部、前記他方側板状部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
   前記他方側板状部は、前記本体部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
   前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記本体部側の端部はそれぞれ、前記本体部に溶接されている、請求項２に記載の溶接継手。
5. 前記中間板状部は、前記一方側板状部、前記他方側板状部および前記本体部とは異なる金属板であり、
   前記中間板状部の前記第１金属部材側の端部は、前記第１金属部材の前記表面に溶接されており、
   前記中間板状部の前記本体部側の端部は、前記本体部に溶接されている、請求項４に記載の溶接継手。
6. 少なくとも１つの前記中間板状部および前記本体部は、１つの金属板からなる、請求項４に記載の溶接継手。
7. 前記一方側板状部および前記他方側板状部のシャルピー衝撃値は、前記本体部のシャルピー衝撃値よりも大きく、
   前記少なくとも１つの前記中間板状部は、前記第１金属部材の前記表面に対向する端面を有し、前記端面は、前記表面に溶接されていない、請求項６に記載の溶接継手。
8. 前記垂直な方向における前記一方側板状部の長さは、前記一方側板状部の厚みの２．７５倍以上であり、
   前記垂直な方向における前記他方側板状部の長さは、前記他方側板状部の厚みの２．７５倍以上であり、
   前記垂直な方向における前記中間板状部の長さは、前記中間板状部の厚みの２．７５倍以上である、請求項２から７のいずれかに記載の溶接継手。
9. 前記接続部の前記複数の板状部は、前記厚み方向において前記一方側板状部と前記他方側板状部との間に設けられた１つ以上の中間板状部を含み、
   前記一方側板状部は、前記本体部、前記他方側板状部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
   前記他方側板状部は、前記本体部および前記中間板状部とは異なる金属板であり、
   少なくとも１つの前記中間板状部および前記本体部は、１つの金属板であり、
   前記一方側板状部および前記他方側板状部の前記本体部側の端部はそれぞれ、前記本体部に溶接されている、請求項１に記載の溶接継手。
10. 前記一方側板状部および前記他方側板状部のシャルピー衝撃値は、前記本体部のシャルピー衝撃値よりも大きく、
    前記少なくとも１つの前記中間板状部は、前記第１金属部材の前記表面に対向する端面を有し、前記端面は、前記表面に溶接されていない、請求項９に記載の溶接継手。
11. 前記垂直な方向における前記一方側板状部の長さは、前記一方側板状部の厚みの２．７５倍以上であり、
    前記垂直な方向における前記他方側板状部の長さは、前記他方側板状部の厚みの２．７５倍以上である、請求項１０に記載の溶接継手。
    
    

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